Teilprojekt P 17

Strukurelle und mechanistische Untersuchungen am Cytochrom bc₁-Komplex

Inhalt dieses Projektes sind Untersuchungen zur Struktur, Funktion und zum Mechanismus der Ubihydrochinon:Cytochrom c Oxidoreduktase (Cytochrom-bc₁-Komplex) sowie zur Rolle spezifischer Interaktionen zwischen Membranproteinen und Phospholipiden. Der Cytochrom-bc₁-Komplex, ein integraler Membranprotein-Komplex, ist als Bestandteil der Atmungskette von grundlegender Bedeutung für den Energiemetabolismus der Zelle. Er katalysiert den Elektronentransfer von Ubihydrochinon zu Cytochrom c, wobei dieser Prozess an eine elektrogene Translokation von Protonen über die Membran gekoppelt ist. Der Komplex trägt daher zum Aufbau eines Protonengradienten bei, der zur ATP-Synthese verwendet wird. 

Bis heute sind wichtige Aspekte des katalytischen Mechanismus nicht bekannt: z.B. die molekularen Prozesse der Ubichinol-Oxidation, die Steuerung der mobilen Rieske-Domäne oder auch die Koordination der zwei funktionalen Einheiten in dem homodimeren, aus mehreren Untereinheiten bestehenden Proteinkomplex. Im Rahmen des Antrags soll ein kombinierter Ansatz von Röntgenkristallographie, biochemischer Analyse, zielgerichteter Mutagenese und Spektroskopie am Komplex aus Saccharomyces cerevisiae dazu beitragen, den Mechanismus dieses wichtigen bioenergetischen Proteins vollständig aufzuklären. Zur Analyse von Struktur/Funktions-Beziehungen werden insbesondere Strukturen von definierten katalytischen Zwischenzuständen sowie Strukturen mit gebundenen Substraten (Cytochrom c ¹, Ubichinon) und Inhibitoren² verwendet. Das mechanistische Modell wird durch die Herstellung sowie die strukturelle und funktionelle Charakterisierung von Mutanten überprüft. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der Entwicklung eines Mutagenese-Systems für die katalytische Untereinheit Cytochrom b, die mitochondrial kodiert ist. Hypothesen zur Bedeutung fest gebundener Phospholipide, sowohl für die strukturelle als auch für die funktionelle Integrität des Enzyms, werden mit den oben beschriebenen Methoden hinterfragt. 

Die Untersuchungen werden auf bakterielle Cytochrom-bc₁-Komplexe u.a. aus Paracoccus denitrificans, Aquifex aeolicus und Corynebacterium glutamicum ausgedehnt. Zudem wird die Interaktion des Cytochrom-bc₁-Komplexes mit weiteren Komponenten der Atmungskette, z.B. der Cytochrom-c-Oxidase analysiert. Methoden zur Herstellung monoklonaler und rekombinanter Antikörper sowie ihrer Fragmente werden weiterentwickelt, denn Antikörperfragmente sind ein wertvolles Hilfsmittel zur Kristallisation von Membranproteinen. 

Dr. Carola Hunte,
Max-Planck-Institute of Biophysics,
Dept. Molecular Membrane Biology,
Max-von-Laue-Strasse 3,
D-60438 Frankfurt/Main,
phone: +49- (0)69 6303 1062,
fax: +49 (0)69 6303 1002,
E-Mail: carola.hunte@mpibp-frankfurt.mpg.de,
URL:  http://www.mpibp-frankfurt.mpg.de/hunte

 

geändert am 18. Mai 2006  E-Mail: Webmastermacmillan@chemie.uni-frankfurt.de

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